2.9. Chế độ tế bào 34
3.1.4. Hợp nhóm động trong vòng SONET/WDM 46
Ngời ta có thể sử dụng một hoặc nhiều các ma trận lu lợng tĩnh để mô tả các yêu cầu về lu lợng. Mẫu lu lợng có thể thay đổi trong ma trận này qua các chu kỳ thời gian, với đơn vị chu kỳ là ngày hoặc tháng. Mạng cần đợc cấu hình lại mỗi khi mẫu lu lợng trung chuyển từ ma trận này sang ma trận khác trong một tập các ma trận.
Vấn đề thiết kế mạng phục vụ mục đích hỗ trợ một ma trận bất kỳ trong tập ma trận (không phải kiểu khối) cũng nh cần phải tính toán chi phí ở mức thấp nhất đợc gọi là "vấn đề hợp nhóm động" trong SONET/WDM ring. Hợp nhóm lu lợng mang tính chất động rất thích hợp trong việc cấu hình lại. Ngời ta cũng đa ra khái niệm mẫu lu lợng hợp pháp t (t - allowable traffic pattern). Với mẫu lu lợng này, nếu mỗi node có thể khởi
điểm tại các kênh song công t lớn nhất, chúng ta có ma trận lu lợng hợp pháp t.
Hình 3.5 thể hiện một mạng vòng SONET/WDM ring với 5 node và ba bớc sóng sử dụng. Mỗi bớc sóng dùng cho hai kênh tốc độ thấp. Cấu hình mạng là loại cấu hình hợp pháp có t = 2. Nghĩa là mạng có thể đa ra ma trận lu lợng 2 allowable bất kỳ. Ví dụ, xem xét một ma trận lu lợng - với các luồng yêu cầu {1-2, 1 3, 2 3, 2 4, 3 4, 4 5, 4- - - -5}. Các luồng {1-3, 2-3}
đợc gán riêng trên một bớc sóng xác định. Còn các luồng {1-2, 2 4, 4 5, - - Hình 3.5: Thiết kế mạng với lu lợng cho phép t=2
Luận văn cao học Hợp nhóm luồng l-u l-ợng
4-5 } và {3-4} gán riêng cho 2 bớc sóng khác nhau. Chú ý rằng với những ma trận đặc biệt sẽ có một số ADM dự phòng.
3.1.5 Hợp nhóm luồng lu lợng trong các vòng SONET/WDM liên kết
Mạng back-bone hiện nay đợc xây dựng bao gồm các vòng ring đợc liên hệ với nhau. Việc mở rộng hợp nhóm lu lợng từ topology 1 vòng ring thành nhiều vòng ring liên kết là cần thiết cho việc vận hành thiết kế mạng và các vấn đề kỹ thuật mạng nói chung.
Hình 3.6(a) cho thấy một mạng SONET/WDM ring liên kết có 1 node trung gian ở giữa 2 ring. ADM và DXC chịu trách nhiệm chuyển mạch cho các kênh tốc độ thấp giữa các vùng với nhau. Node này có khả năng biến đổi bớc sóng và trao đổi khe thời gian. Nghĩa là một khe thời gian (của 1 kênh tốc độ thấp trên một bớc sóng nào đó có thể đợc chuyển sang một khe thời gian khác của bớc sóng khác nhờ node trung gian này.
Hình 3.6: Topo mạng kết nối ring và kiến trúc các nút chức năng
Luận văn cao học Hợp nhóm luồng l-u l-ợng
Trong hình 3.6(c) sử dụng 1 OXC để kết nối 2 ring. Các OXC nh thế này đợc xây dựng dựa trên kiểu kỹ thuật trong suốt và không trong suốt.
Kiểu trong suốt đợc áp dụng cho tất cả các chuyển mạch quang; còn kiểu không trong suốt ứng dụng với chuyển mạch biến đổi quang điện - - quang (O - E - O). Tuỳ thuộc vào mục đích triển khai mạng, OXC có hoặc không có khả năng biến đổi bớc sóng. Đây là loại node có tính năng chuyển mạch lu lợng tại cấp độ bớc sóng giữa các ring liên kết.
Hình 3 .6 (d): Kiến trúc node phân bậc với tính năng chuyển mạch trên bớc sóng và kênh tốc độ thấp.
3. 2 Hợp nhóm lu lợng trong mạng Mesh WDM định tuyến bớc sóng 3.2.1 Cung cấp mạng: Hợp nhóm lu lợng tĩnh và động
Mạng SONET (đa liên kết) ring tuy rằng là thế hệ đầu tiên với cơ sở hạ tầng mạng quang vẫn có những hạn chế nhất định: khó khăn khi cần tăng lu lợng trên Internet. Mạng quang thế hệ sau ra đời với hy vọng trở thành một mạng Mesh WDM có chức năng định tuyến thông minh. Nó sẽ cung cấp băng tần nhanh hơn, thuận tiện hơn, cùng với các cơ chế bảo vệ hữu hiệu.
Khi xây dựng một mạng nh vậy, một vấn đề không nhỏ đợc đặt ra là cần phải đáp ứng thật hiệu quả các yêu cầu lu lợng đầu vào. Các yêu cầu lu lợng hoặc là tĩnh (đợc đo đạc tính toán bởi một hay nhiều các ma trận có sẵn), hoặc là động (đợc đo bởi tốc độ lu lợng đến và thời gian chiếm giữ
một yêu cầu kết nối).
Hình 3.7 trình bày một kiến trúc OXC nh vậy: có chức năng ghép kênh và chuyển mạch phân cấp. Thay vì sử dụng một hệ thống chuyển mạch bớc sóng và hợp nhóm lu lợng riêng biệt, OXC ở đây có thể hỗ trợ một cách trực tiếp các kênh tốc độ thấp rồi nhóm chúng lên các kênh bớc sóng qua một cơ cấu hợp nhóm (G Fabric) và các ma trận thu phát. Loại OXC - này đợc gọi là kết nối chéo nhóm bớc sóng (Wavelength - Grooming Cros Connect WGXC). Trong mạng trang bị một WGXC tại mỗi node, cơ cấu -
Luận văn cao học Hợp nhóm luồng l-u l-ợng
hợp nhóm và kích thớc của ma trận thu phát đa ra các điều kiện ràng buộc
đối với hiệu năng của mạng bên cạnh ràng buộc về tài nguyên bớc sóng.
Điều này tơng tự nh ràng buộc của thiết bị ADM đối với hợp nhóm lu lợng trong mạng SONET/WDM ring.
Bộ phận chuyển
mạch Giao tiếp
sợi quang
Cấu trúc ma trận thu phát sử dụng trong OXC có thể hoặc là cố định hoặc có khả năng điều hớng (biến đổi) đợc. Mỗi ma trận lu lợng trong một tập hợp ma trận đại diện cho một lớp các yêu cầu lu lợng đợc đa ra thì cần phải tăng đến mức cực đại các dữ liệu đầu vào phụ thuộc một giới hạn tài nguyên cho trớc.
3.2.2 Thiết kế mạng với các mặt phẳng (Plannar)
Khi hoạch định xây dựng thiết bị mạng WDM mesh cần quan tâm sâu sắc đến dự báo nhu cầu lu lợng. Các vấn đề cần chú ý bao gồm: Các yêu cầu lu lợng (có tính chất tĩnh) đã đợc dự báo; các node mạng; cách thức kết nối các node với nhau sử dụng các liên kết quang, các OXC cùng các tuyến truyền dẫn của nó… nhằm đạt đợc mức chi phí mạng thấp nhất. Chi
Hình 3.7: Tính năng họp nhóm của một OXC
Luận văn cao học Hợp nhóm luồng l-u l-ợng
phí mạng đợc tính dựa theo các chi phí của sợi quang, cổng OXC hay DXC, chi phí cả hệ thống WDM sử dụng trong mạng.
(a) Node và đường quang (b) Lựa chọn 1 (c) Lựa chọn 2
Hình 3.8 đa ra một ví dụ về việc thiết kế mạng và các mặt phẳng điều khiển. Nhìn vào hình .8(a) hình dung đợc một mạng bao gồm 4node cùng 3 với các nhu cầu về lu lợng đi kèm. Mỗi liên kết là một ống dẫn sợi quang, có thể mang đợc nhiều liên kết quang. Thừa nhận rằng chi phí cho một sợi quang đi trong ống dẫn quang là một đơn vị và dung lợng của một kênh bớc sóng là OC 48. Tồn tại 5 đoạn nhánh sau: (hình - 3.8(a): (A,B), (A, C), (A, D), (B, C) và (B, D). Một đoạn nhánh chính là một chuỗi các liên kết quang mà không đi qua OXC nào cả. Có hai lựa chọn khả thi trong việc thiết kế mạng để đáp ứng đòi hỏi về lu lợng đợc chỉ ra trong hình 3.8(b), 3.8(c).
Lựa chọn 1 ( hình 3.8(b) )
- Đặt một sợi quang cho các đoạn nhánh (A, B), (B, C) và (C, D).
- Thiết lập một hệ thống WDM trên mỗi sợi quang
- Đặt một OXC với 4 cổng tại node B để nhóm các bớc sóng lại với nhau.
- Cũng có tổng cộng 4 cổng OXC tại các node A, C, D để xen rẽ các luồng lu lợng.
Hình 3.8: Hai hình thức khác nhau của cấu trúc mạng 4 node
Luận văn cao học Hợp nhóm luồng l-u l-ợng
Tổng chi phí cho lựa chọn một đợc tính nh sau:
Chi phí (lựa chọn 1) = 3 (đơn vị chi phí cho sợi quang) + 3 (chi phí cho hệ thống WDM) + 8 (chi phí cho 8OXC)
Lựa chọn 2 (hình 3.8a)
- Đặt một sợi quang trên các đoạn nhánh (A, C), (A, D). Các sợi quang này có đi qua node B
- Cũng có tổng cộng 4 cổng OXC tại các node A, C, D để xen rẽ các luồng lu lợng
Nh vậy chi phí cho lựa chọn 2 sẽ là:
Chi phí (lựa chọn 2) = 4 (đơn vị chi phí sợi quang) + 2 (chi phí hệ thống WDM) + 4 (chi phí cổng OXC).
Từ ví dụ trên có thể thấy rằng mỗi thành phần mạng đều có một hàm chi phí riêng đóng vai trò hết sức quan trọng trong việc thiết kế mạng. Khi so sánh giữa mạng ring và mạng mesh ngời ta phát hiện ra rằng thiết kế một topology mesh có đợc u điểm thật sự hấp dẫn đối với phạm vi khoảng cách lớn (trờng hợp hình 3.8(a); còn với kỹ thuật Ring nh OC - 192 BLSR sử dụng WDM chỉ biết thêm đợc chi phí khi mà khoảng cách giữa các node nằm ở mức giới hạn cho phép (trờng hợp hình .8(b); trờng hợp hình 3 3.8 (c) thì không thích hợp lắm với kỹ thuật Ring.
3.2.3. Nhóm họp lu lợng với yêu cầu bảo vệ trong mạng Mesh WDM Các mạng SONET/SDH ring đợc chứng minh là có các biện pháp bảo vệ liên kết đáng tin cậy và không cần xét đến vấn đề bảo vệ tách rời cho lu lợng đợc nhóm hợp. Trong mạng mesh WDM, có thể áp dụng nhiều phơng pháp bảo vệ khác nhau tuỳ thuộc vào quyền quyết định của các nhà khai thác vận hành mạng hay là từ các yêu cầu đến từ phí khách hàng.
Những phơng pháp bảo vệ khác nhau cho lu lợng đợc nhóm hợp có thể là bảo vệ đờng, đờng con, liên kết và tài nguyên dùng cho bảo vệ có thể
Luận văn cao học Hợp nhóm luồng l-u l-ợng
dành riêng hoặc chia sẻ các kênh tốc độ thấp khác nhau có thể đa ra yêu cầu băng thông và yêu cầu về dịch vụ bảo vệ khác nhau. Các kênh tốc độ thấp có thể đợc bảo vệ tại lớp gói hoặc tại lớp quang.
Hình II.9 : Ví dụ về bảo vệ đa lớp
Đang hoạt động Bảo vệ
Hình vẽ .9 là ví dụ về bảo vệ đờng đa lớp tại lớp gói và lớp quang. 3 Các node thẫm màu chứa OXC, đờng quang đợc thiết lập giữa cac node này và các kết nối tốc độ thấp đợc nhóm lại trên các đờng quang này và
đợc truyền trong miền quang.
3.2.4. Hợp nhóm Multicast trong mạng Mesh WDM
Những ứng dụng dịch vụ Multicast (đa hớng) nh dịch vụ video, hội nghị truyền hình, các dịch vụ giải trí… ngày càng đòi hỏi nhiều và cao cấp hơn. Với các dịch vụ ứng dụng đa điểm nh vậy cần cung cấp một lợng lớn tài nguyên băng thông Multicast quang sử dụng kiểu hình thái "light - tree"
là một giải pháp hợp lý thoả mãn đợc yêu cầu trên. Vì mỗi bớc sóng có thể đạt tới dung lợng OC 192 (tơng lai là OC 768), các phiên multicast - - phức hợp sẽ đợc nhóm lại với nhau để cùng chia sẻ dung lợng tài nguyên
Hình 3.9: Ví dụ về bảo vệ đa lớp
Luận văn cao học Hợp nhóm luồng l-u l-ợng
trên một kênh bớc sóng. Trong trờng hợp này, các đờng quang hoặc các cây quang ("light - trees") sẽ đợc xây dựng đa ra các yêu cầu đa chiều, nhu cầu về lu lợng ít hơn băng thông của một kênh bớc sóng.
Hình vẽ .10 trình diễn một kiểu kiến trúc chuyển mạch đơn giản có hỗ 3 trợ các phiên multicast với yêu cầu khác nhau về dung lợng của bớc sóng.
Với kiểu kiến trúc nh thế này, dữ liệu trên một kênh bớc sóng từ một sợi quang đầu vào (hoặc một node địa phơng) sẽ đợc chuyển mạch tới một sợi quang phía đầu ra. Và một phiên multicasting của kênh bớc sóng đầy đủ nh vậy đợc bảo trì hết sức cẩn thận trong vùng quang. Thiết bị DXC trong hình 10 có thuộc tính "multicast". Bằng cách kết hợp thiết bị DXC này với bộ biến đổi OE/EO (electronic mux/demux và bộ thu phát), một phiên multicast tốc độ thấp này có thể nhóm họp lại với các phiên multicast/unicast tốc độ thấp khác.
Ghép/tách gói dữ liệu
Hình 3.10: Cấu trúc chuyển mạch có hỗ trợ hợp nhóm
"multicast"
Luận văn cao học Kỹ thuật l-u l-ợng đa lớp
Chơng 4: Kỹ thuật lu lợng đa lớp
4.1 Mô hình mạng đa lớp
Đây là mạng có thể quản lý các thành phần mạng hỗn tạp (nh các router IP/MPLS, chuyển mạch ATM, các thành phần quang SONET/SDH) sử dụng các phiên mở rộng chồng giao thức IP sẵn có. Một mặt phẳng độc lập, riêng biệt có khả năng điều khiển xử lý toàn bộ một mạng đa lớp dựa vào sự xếp lồng các LSP bậc thấp trong các LSP bậc cao hơn. Trong giai
đoạn mạng thế hệ sau còn có khái niệm "Kỹ thuật chuyển mạch không gói".
Trong đó các LSP sẽ phân cấp chuyển tiếp tơng đơng. Điều này thể hiện rõ nh trong hình vẽ.
H×nh 4.1 : Ph©n cÊp LSP trong GMPLS
Luận văn cao học Kỹ thuật l-u l-ợng đa lớp
Phân cấp tơng đơng GMPLS dựa trên sự ghép nối các giao diện node.
Lớp đầu tiên (bậc 1) sẽ là các node có giao diện quang các bộ chuyển mạch - quang. Lớp thứ hai - λ LSP - là các bộ nối ghép quang OXC, có tính chất chuyển mạch giữa các bớc sóng. Lớp thứ ba - TDM LSP là các node giao - diện TDM (các kết nối chéo SDH). Lớp thứ t - LSP2 - là các node chuyển mạch ATM, các router MPLS. Lớp cuối cùng chính là các gói LSP (các router IP). Mỗi lớp nằm hẳn trong 1 vùng mạng (network domain) xác định.
Các doamin ngoài cùng mang các gói tin.
GMPLS có khả năng hỗ trợ cho nhiều mô hình mạng khác nhau. Để
đơn giản mà không mất đi tính tổng quát xét trờng hợp mạng hai lớp làm mạng tham khảo. Mạng này gồm lớp IP/MPLS đặc trng bởi các router chuyển mạch nhãn LSR và lớp quang WDM đặc trng bởi các OXC. Có hai loại LSP là LSP lớp MPLS và LSP quang, còn đợc gọi là đờng quang. Một
đờng quang đợc hợp thành từ 1 số LSP lớp MPLS.
Hình 4.2 Mô hình mạng đa lớp tham khảo
Luận văn cao học Kỹ thuật l-u l-ợng đa lớp
Hết sức chú ý rằng cấu trúc gói cơ bản lớp IP/MPLS nhất thiết phải tơng thích với mô hình chuyển mạch kênh của lớp quang. Mỗi nhóm LSP nằm trong 1 đờng quang sẽ đợc cấp phát 1 dải thông nhất định. Dải thông này là cố định trong khi dải thông của LSP thuộc lớp IP/MPLS đợc phép thay đổi.
Các mô hình triển khai khác nhau trong mạng quang dựa trên GMPLS có hai kiểu mạng là "mạng chồng lấp", "mạng ngang hàng". Mỗi một mô
hình sẽ thiết lập một mối quan hệ giữa lớp IP/MPLS và lớp quang. Mạng chồng lắp hoạt động dựa theo mối quan hệ chủ khách (chient - - server). Lớp quang sẽ là server của IP/MPLS. Khi đó mặt phẳng điều khiển nằm độc lập riêng biệt, giao tiếp với các mặt phẳng khác qua giao diện ngời sử dụng UNI (user - network - interface). Mạng IP/MPLS thông báo cần khởi tạo một tuyến truyền thông, mạng quang với nhiệm vụ quản lý tài nguyên sẽ đáp ứng yêu cầu đó tuân theo thoả thuận mức dịch vụ SLA (service level agreement).
Còn với mô hình mạng xử lý ngang hàng một mặt phẳng điều khiển đơn biệt sẽ đóng vai trò quản lý chung cho toàn mạng. Theo đó, các node IP/MPLS, node quang sẽ hoạt động chia sẻ ngang hàng cùng nhau. Ngời quản lý vận hành sẽ đợc giành cho một vùng mạng riêng biệt để tạo thuận tiện cho việc xử lý nắm bắt. Dễ nhận ra rằng càng có nhiều thành phần mạng thì việc xử lý một số lợng thông tin khổng lồ là hết sức khó khăn. Điều này, đơng nhiên sẽ ảnh hởng đến sự linh hoạt trong định tuyến chọn đờng. Thực tế GMPLS áp dụng triệt để định tuyến ràng buộc và định tuyến đa lớp. Định tuyến ràng buộc tính tuyến cho các LSP căn cứ vào trạng thái mạng và các ràng buộc từ nguồn sử dụng (nh độ chiếm dụng liên kết thực tế và yêu cầu băng thông) nhờ giao thức định tuyến mở rộng (OSPF - TE). Do đó định tuyến ràng buộc có thể cho phép chúng ta lựa chọn một tuyến đờng có thể là dài hơn nhng lại ít tắc nghẽn hơn so với đờng ngắn nhất, tải mạng sẽ phân bố đều hơn và ít xảy ra tắc nghẽn mạng. Định tuyến đa lớp lại cho phép